隨著科技的飛速發(fā)展,我們正置身于一個充滿無限可能的未來時代。在這個時代,科幻元素不再僅僅停留在文學和影視作品中,而是逐步融入我們的日常生活。特別是在交通領域,貼地飛行、自動駕駛……這些科幻場景正在一步步變成現(xiàn)實。

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3月28日,2025中國科幻大會在北京首鋼園點燃“科學夢想”,中國鐵建鐵四院高級工程師王輝煌在科幻+未來交通專題論壇上,以“高速磁浮重塑未來時空距離”為題作主題演講。從首鋼四高爐的科幻機甲展,到低真空管道中疾馳的“中國飛車”,這場演講揭開磁懸浮如何以“無輪之翼”重構(gòu)人類交通版圖。

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中國科幻大會由中國科學技術協(xié)會與北京市人民政府共同主辦,大會以“科學夢想 創(chuàng)造未來”為主題,堅持創(chuàng)新自信、文化自信,以科幻激發(fā)全社會的創(chuàng)新意識和科學精神,厚植創(chuàng)新文化土壤;堅持“以會促產(chǎn),以會興業(yè)”,聚焦發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力,見證并推動了科幻與科技、文化、產(chǎn)業(yè)的深度融合、協(xié)同共進。中國科幻大會已經(jīng)成為國內(nèi)獨具規(guī)?;⑶把匦缘目苹眯袠I(yè)盛會。

從上海高速磁浮,到長沙磁浮、清遠磁浮,再到青島高速磁浮調(diào)試平臺、長春高溫超導電動懸浮全要素試驗系統(tǒng)、成都多態(tài)耦合軌道交通動模試驗平臺,中國鐵建始終奮斗在磁浮建設第一線。

破繭之路從蒸汽轟鳴到磁浮飛馳

古人云”天地交而萬物通”,交通的本質(zhì)就是打破距離的壁壘,擁抱世界?;赝麣v史,中國交通的變遷,堪稱是一部波瀾壯闊的史詩。從19世紀末蒸汽機車僅僅30公里的時速,到20世紀中期解放牌卡車速度突破50公里。進入21世紀,高速公路的汽車時速達到120公里,復興號動車組達到350公里/小時,國產(chǎn)C919大飛機巡航速度達到980公里/小時。中國交通完成了從“追趕”到“引領”的歷史性轉(zhuǎn)變,這個路程走了一百多年。

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新中國第一臺蒸汽機車“八一號”

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中國標準動車組被命名為“復興號”,2017年6月26日在京滬高鐵兩端雙向首發(fā)

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2025年,國鐵集團將利用滬渝蓉高鐵武宜段等新線聯(lián)調(diào)加快完成CR450動車組型式試驗當前,全球城市化率已超60%,交通擁堵、空氣污染、能源消耗成為城市病。傳統(tǒng)高鐵采用輪軌接觸,350和400的運行時速難以再得到大幅提升;而民航飛機雖然平均速度可達800~1000公里/時,但存在城區(qū)接駁時間長、安檢繁瑣、受天氣影響大等劣勢。站在2025年的今天,一種新的交通方式正在加速融入現(xiàn)代交通體系,那就是——高速磁??!

戰(zhàn)略突圍高速磁浮成為大國交通新引擎

對于高速磁浮,國家已經(jīng)有所部署。在《交通強國建設綱要》中明確提出合理統(tǒng)籌安排時速600公里級高速磁浮系統(tǒng)、低真空管(隧)道高速列車等技術儲備研發(fā)。發(fā)展高速磁浮對于建設現(xiàn)代化高質(zhì)量綜合交通網(wǎng)絡,形成“全國123出行交通圈”具有重要意義,是支撐交通強國建設的新引擎。

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當前,我國正面臨著全球競爭新形勢、區(qū)域協(xié)同新要求、產(chǎn)業(yè)發(fā)展新趨勢和驅(qū)動要素新變化。發(fā)展高速磁浮,可以實現(xiàn)前沿引領和創(chuàng)新升級。高速磁浮利用磁懸浮來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的輪軌摩擦接觸,利用直線電機驅(qū)動,實現(xiàn)高速運行,簡單來說,它像武俠小說里的“凌波微步”,車輛不與軌道直接接觸,靠電磁力“貼地飛行”。根據(jù)不同的懸浮方式,高速磁浮又衍生出不同的制式和技術路線。

01

常導電磁懸浮

基于電磁吸力,車廂下方的電磁鐵與軌道磁場產(chǎn)生吸引力,實現(xiàn)懸浮運行。

02

超導電動懸浮

基于楞次定律,利用車載超導磁體與軌道感應部件之間產(chǎn)生斥力,實現(xiàn)懸浮運行。

03

超導釘扎懸浮

利用超導體的釘扎效應,產(chǎn)生與車輛自重平衡的懸浮力,實現(xiàn)懸浮運行。

三種制式,所涉及的關鍵技術和發(fā)展進程均有所不同,呈現(xiàn)出百花齊放的狀態(tài)。但他們共同的特點,就是高速便捷、舒適安全、低碳出行等,可填補航空與高鐵間的速度空白,將是未來十年高速交通發(fā)展的戰(zhàn)略選項之一,被世界各國重點關注。

全球競速世界高速磁浮技術“三足鼎立”

其實早在上世紀七十年代,日本、德國等就先后開展了高速磁浮的研究。其中,日本建設的山梨試驗線,已實現(xiàn)603公里/小時的試驗速度,計劃2034年開通中央新干線,實現(xiàn)東京到名古屋40分鐘直達。德國建設了31.5公里的埃姆斯蘭試驗線,1993年就已跑出450公里時速。

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日本山梨實驗線

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德國TVE試驗線

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2021年7月20日,我國時速600公里高速磁浮交通系統(tǒng)在山東青島下線我國在2003年引入德國技術建成了上海高速磁浮示范線,經(jīng)過二十余年的引進消化吸收再創(chuàng)新,已基本掌握時速600公里級常導高速磁浮關鍵技術,為當下成熟度最高的一種制式。同時,航天科工、中國中車、中國鐵建、鐵科院等單位均已組織科研團隊,開展超導電動高速磁浮的技術攻關,并于2024年7月下線了工程樣車。

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中國鐵建參與建設的我國首條常導高速磁浮——上海磁懸?。ㄗ罡邔嶒灂r速501公里,最高運營時速430公里)

真空管道解鎖時速千公里的“終極”秘鑰

對于未來陸路交通,高速磁浮真的是終極方案嗎?科學家們發(fā)現(xiàn),雖然磁懸浮列車能“貼地飛行”減少摩擦,但跑得越快,空氣阻力就像“隱形剎車片”一樣拖后腿。于是,他們想到,把列車裝進低真空的管道里。這樣一來,空氣阻力能減少90%以上,列車就能像脫離地球引力一樣狂飆。由此,低真空管道+超高速磁浮應運而生。

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效果圖

2005年,兩院院士沈志云就提出了我國發(fā)展真空管道高速交通的戰(zhàn)略方針和技術方案。在科學家的啟發(fā)下,我國和歐美國家都先后開啟了低真空管道高速磁浮的研究。在國內(nèi),西南交通大學自上世紀90年代開始研究,目前在成都建設有1.6公里長的多態(tài)耦合動模試驗平臺,預計2025年投入試驗;航天科工在山西大同建設了高速飛車一期并開始試驗,待二期建成后,目標速度瞄準1000公里/時。

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鐵四院作為主編單位之一,編制的《磁浮鐵路技術標準》于2020年1月正式實施鐵四院在高速磁浮及超高速磁浮的研究中也走在前列,成立了磁浮中心和高速磁浮研究院,先后承擔了科技部、工信部、國鐵集團等省部級科研課題10余項,結(jié)合自主開展的30余項科研課題,對相關理論體系及關鍵技術開展了研究,實現(xiàn)了工程應用技術的重大突破,基本具備開展600公里級高速磁浮勘察設計的能力。

未來已來高速磁浮將重構(gòu)城市時空格局

未來,高速磁浮列車將以時速600公里突破傳統(tǒng)交通的限制。北京至上海僅需2.5小時,2000公里內(nèi)的城市群可實現(xiàn)4小時通達。高速磁浮與低真空管道技術的深度融合,更將帶來通勤革命,打造立體交通體系,模糊城市邊界,徹底重構(gòu)城市時空格局。

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1978年,中國鐵路平均時速僅40公里;2008年,350高鐵讓千里京滬朝發(fā)夕至;而50年后的今天,我們正站在時速600~1000公里的臺階上?;蛟S有一天,我們真的能像詩句中那樣,日行萬里。(中國鐵建)